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温度-荷载耦合作用下大跨径悬索桥桥面铺装力学分析
| 论文题名： | 温度-荷载耦合作用下大跨径悬索桥桥面铺装力学分析 |
| 关键词： | 悬索桥;桥面铺装;力学分析;温度;荷载 |
| 摘要： | 本文结合云南山区的气候条件,首先对云南山区混凝土桥面铺装病害种类及其形成原因进行分析，提出了云南山区大跨径悬索桥混凝土桥面铺装的设计要求;随后选取双层AC铺装、双层SMA铺装、AC+SMA铺装、GA+SMA铺装、EA+SMA铺装五种铺装结构组合形式，建立了有限元模型，结合当地的温度条件，对温度-荷载耦合作用下大跨径悬索桥桥面铺装层进行力学分析;最后，建立桥面铺装层永久变形仿真模型，探究桥面铺装层在温度-荷载耦合作用下的永久变形特征。 本文主要研究结论如下: (1)利用Abaqus有限元软件，考虑周期性变化的温度条件，对五种桥面铺装组合进行温度场分析。研究表明，桥面铺装层的温度场随着外界温度的变化呈现较大幅度的周期性变化，其中铺装层表面温度变化最大，在本文的温度条件模拟下，铺装层结构的温度范围在-5℃～45℃，且五种铺装组合结构的温度场差异较小。 (2)基于铺装材料不同温度下的力学参数，对桥面铺装层温度应力的进行分析计算，结果表明，在本文周期性变化的温度条件下，铺装层的温度应力也呈周期性变化，本文定义0时刻铺装层温度应力为0，在降温阶段，铺装结构的温度应力向拉应力方向发展;在升温阶段，铺装结构的温度应力向压应力的方向发展;在低温时间段，铺装层结构温度应力主要以拉应力的形式存在，而在高温阶段，则主要以压应力的形式存在。 (3)选取连续降温时间段对铺装层表面温度应力进行分析，结果表明，在本文的温度条件下，连续降温过程中桥面铺装层表面应力变化较大，双层AC铺装表面应力变化为1.1 MPa，双层SMA铺装、AC+SMA铺装、GA+SMA铺装、EA+SMA铺装表面应力变化达到1.7MPa，铺装层表面在连续降温条件下易产生裂缝病害。 (4)采用顺序耦合的方法，基于计算得出的铺装层温度场及温度应力，对不同铺装结构在温度-荷载耦合条件下进行力学分析，选取铺装层表面最大拉应力和最大压应力作为控制指标，结果表明，在低温阶段最不利条件下，双层SMA铺装、AC+SMA铺装、GA+SMA铺装、EA+SMA铺装表面拉应力都在0.9MPa左右，比双层AC铺装表面拉应力大12.5％;在高温阶段最不利条件下，桥面铺装层表面在温度-荷载耦合作用下所受到的最大压应力达到1.2MPa，普遍大于层底的最大压应力。 (5)采用Abaqus中的时间硬化蠕变模型来模拟沥青混合料的蠕变特性，基于混合料在不同温度下的蠕变参数，考虑交通量的日变化规律，分析周期性变化温度条件下铺装层的永久变形随荷载累计作用时间的变化规律，并研究了重载作用对铺装层车辙发展的影响。 |
| 作者： | 钱航 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 钱振东;陈团结 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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